董清華 楊 皎

湖北省松滋市南海鎮(zhèn)南海初級(jí)中學(xué)(434201)

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》課程內(nèi)容在2011年版的基礎(chǔ)上新增了“實(shí)驗(yàn)探究”主題,包含21個(gè)學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)探究是初中物理教學(xué)的重要內(nèi)容,也是一種重要的教學(xué)手段和方式。落實(shí)好實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué),充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)探究育人功能,可有效促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成。

1 實(shí)驗(yàn)探究、科學(xué)探究和科學(xué)思維

1.1 實(shí)驗(yàn)探究

《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》在2011年版“注重實(shí)驗(yàn)探究”“倡導(dǎo)科學(xué)探究式教學(xué)”[1]要求的基礎(chǔ)上,結(jié)合初中學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)實(shí)際新增了實(shí)驗(yàn)探究。這個(gè)主題下設(shè)2個(gè)二級(jí)主題,包括9個(gè)測(cè)量類必做實(shí)驗(yàn)(6個(gè)直接測(cè)量實(shí)驗(yàn)和3個(gè)間接測(cè)量實(shí)驗(yàn))和12個(gè)探究類必做實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)探究的2個(gè)二級(jí)主題的側(cè)重點(diǎn)不同,其中測(cè)量類學(xué)生實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能,包括動(dòng)手能力、觀察能力、記錄能力、操作能力以及安全實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)等。探究類實(shí)驗(yàn)側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力,特別是提出問(wèn)題做出合理猜想、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)和遴選、收集處理數(shù)據(jù)、解釋總結(jié)和表達(dá)交流評(píng)估以及團(tuán)隊(duì)合作等能力的培養(yǎng)。但是這2個(gè)類型的必做實(shí)驗(yàn)是無(wú)法嚴(yán)格區(qū)分的,他們之間雖然側(cè)重點(diǎn)不同但是相互聯(lián)系,測(cè)量性學(xué)生實(shí)驗(yàn)可能包含科學(xué)探究的步驟,而探究類實(shí)驗(yàn)又離不開各種測(cè)量[2]。

1.2 科學(xué)探究

科學(xué)探究,在初中物理教學(xué)中有3個(gè)方面的含義:

(1)科學(xué)探究是一種重要的學(xué)習(xí)方式,也是培養(yǎng)學(xué)生探究能力的有效途徑?！镀胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》中明確指出:“科學(xué)探究”是指基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋,以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力。同時(shí),科學(xué)探究也是學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)、培養(yǎng)學(xué)習(xí)能力的一種學(xué)習(xí)方式[3]。

(2)科學(xué)探究是物理教師的一種教學(xué)方法。探究式教學(xué)方法是初中物理的一種常見教學(xué)方法,兩版《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》都強(qiáng)調(diào)教師要科學(xué)合理地選用教學(xué)方式,其中要特別注重科學(xué)探究式教學(xué)[4]。

(3)科學(xué)探究是學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的一個(gè)重要方面。2022年版的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,將三維目標(biāo)全面提升為學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng),結(jié)合義務(wù)教育物理課程設(shè)置要求,根據(jù)發(fā)揮學(xué)科育人功能并利于學(xué)生終生發(fā)展的要求凝練為物理觀念、科學(xué)思維、科學(xué)探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任4個(gè)核心素養(yǎng)?？茖W(xué)探究主要包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等4個(gè)方面[4]。

1.3 科學(xué)思維

科學(xué)思維是具有意識(shí)的人腦對(duì)科學(xué)事物(包括科學(xué)對(duì)象、科學(xué)現(xiàn)象、科學(xué)過(guò)程、科學(xué)事實(shí)等)的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及事物的相互聯(lián)系的間接和概括的反映,是物理課程要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)的核心內(nèi)容[2]。義務(wù)教育物理課程要培養(yǎng)的科學(xué)思維主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等。

1.4 實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)探究

對(duì)比2011年版和2022年版的《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)》,實(shí)驗(yàn)探究和科學(xué)探究?jī)蓚€(gè)概念還是有區(qū)別的?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年版)》強(qiáng)調(diào)“科學(xué)探究既是學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo),又是重要的教學(xué)方式”[1],同時(shí)科學(xué)探究也是課程內(nèi)容之一?！读x務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》,指出科學(xué)探究是物理課程需要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)之一,另外新增了實(shí)驗(yàn)探究并將其作為主題教學(xué)的課程內(nèi)容之一,可以看出新課標(biāo)將科學(xué)探究和實(shí)驗(yàn)探究區(qū)分開了。

但在實(shí)際教學(xué)中,科學(xué)探究、實(shí)驗(yàn)探究、探究式教學(xué)3個(gè)概念是有一定聯(lián)系的。①探究式教學(xué)包括7個(gè)基本步驟:提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)、分析與論證、評(píng)估、交流與合作;②《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》中強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究需要培養(yǎng)6個(gè)能力:基于觀察和實(shí)驗(yàn)提出物理問(wèn)題、形成猜想和假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制定方案、獲取和處理信息、基于證據(jù)得出結(jié)論并做出解釋,以及對(duì)科學(xué)探究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行交流、評(píng)估、反思的能力[1];③《義務(wù)教育物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》中科學(xué)探究素養(yǎng)目標(biāo)包括問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流4個(gè)要素;④實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué)強(qiáng)調(diào)的“實(shí)驗(yàn)探究可以有效培養(yǎng)學(xué)生的各種探究能力,包括發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和提出問(wèn)題的能力,動(dòng)手操作及收集、分析和處理數(shù)據(jù)的能力,解釋數(shù)據(jù)的能力、表達(dá)和交流的能力等”[4]。以上4種說(shuō)法雖然不同,但是內(nèi)容大同小異,可以統(tǒng)一到核心素養(yǎng)目標(biāo)中關(guān)于科學(xué)探究的4個(gè)要素中來(lái)。

因此,我們認(rèn)為:初中物理教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)就是以物理實(shí)驗(yàn)為教學(xué)內(nèi)容,采取探究式為主的教學(xué)方式,借助科學(xué)探究的教學(xué)手段,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的教學(xué)。那么,教師不要拘泥于實(shí)驗(yàn)探究與科學(xué)探究關(guān)系問(wèn)題,而應(yīng)將重心放在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中如何圍繞問(wèn)題、證據(jù)、解釋、交流等4個(gè)方面設(shè)計(jì)和組織教學(xué)過(guò)程上。

1.5 科學(xué)探究與科學(xué)思維

科學(xué)探究與科學(xué)思維是義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)需要培養(yǎng)的核心素養(yǎng)的2個(gè)方面。和物理觀念、科學(xué)態(tài)度和責(zé)任一起構(gòu)成核心素養(yǎng)這個(gè)整體,相互之間既有聯(lián)系又能相互促進(jìn)。應(yīng)該說(shuō),每一個(gè)方面素養(yǎng)的加強(qiáng)都會(huì)對(duì)學(xué)生整體素養(yǎng)的提升起到促進(jìn)作用,并觸發(fā)其他素養(yǎng)的進(jìn)一步發(fā)展。

1.6 實(shí)驗(yàn)探究與教育信息化

新課標(biāo)下的實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué)十分注重教育信息化手段的應(yīng)用。在21個(gè)實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué)中,有15個(gè)實(shí)驗(yàn)可以借助傳感器、手機(jī)軟件、數(shù)顯電子儀器完成,如靜力傳感器可以完成力學(xué)大部分實(shí)驗(yàn),溫度傳感器可應(yīng)用于熱學(xué)實(shí)驗(yàn),位移傳感器、手機(jī)距離和時(shí)間測(cè)量軟件可以進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)相關(guān)物理量測(cè)量,電流、電壓傳感器、示波器用于電學(xué)探究性、測(cè)量性實(shí)驗(yàn),電磁傳感器可以完成電磁場(chǎng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。教育信息手段在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中的應(yīng)用,可以讓學(xué)生體會(huì)到科技進(jìn)步對(duì)我們生活的積極影響。

2 實(shí)驗(yàn)探究主題下科學(xué)思維培養(yǎng)的基本模式

在教學(xué)實(shí)踐中,我們可以采取圖1中模式開展實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué)。

圖1 實(shí)驗(yàn)探究主題下科學(xué)思維培養(yǎng)的基本模式

可以看出,教師在課堂教學(xué)中要充分體現(xiàn)學(xué)生主體地位,給學(xué)生留出適當(dāng)?shù)臅r(shí)間和空間,讓學(xué)生自主完成思考、操作、合作、交流等學(xué)習(xí)活動(dòng),在解決問(wèn)題過(guò)程中建立物理觀念,在不斷進(jìn)行的思辨、討論、分析、論證、評(píng)估等活動(dòng)中培養(yǎng)科學(xué)思維,從而培養(yǎng)核心素養(yǎng)。同時(shí)還要主要發(fā)揮教師的指導(dǎo)作用,讓教師靈活合理的選用各種教學(xué)方法,比如講授法、實(shí)驗(yàn)法、提問(wèn)法、小組活動(dòng)法等達(dá)到預(yù)定的教學(xué)目標(biāo)。當(dāng)然在教學(xué)過(guò)程中,我們還應(yīng)該充分發(fā)揮現(xiàn)代信息教育手段的作用,高效實(shí)施課堂教學(xué)。

3 實(shí)驗(yàn)探究主題下科學(xué)思維培養(yǎng)的實(shí)施策略

3.1 創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境,激發(fā)探究興趣

教師在實(shí)驗(yàn)探究主題教學(xué)前,一定要根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的內(nèi)容和目的,結(jié)合生產(chǎn)、生活的實(shí)際創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境。情境的選擇要體現(xiàn)真實(shí)性、生活性和趣味性,注重從學(xué)生身邊常見的現(xiàn)象和事例中選取,要能夠體現(xiàn)“生活—物理—社會(huì)”的要求,應(yīng)為真實(shí)有趣的情境,從而充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的探究欲望,讓學(xué)生樂(lè)于去探究真實(shí)的物理問(wèn)題。

案例1:“探究影響壓力作用效果的因素”情境創(chuàng)設(shè)。

活動(dòng)1:(多媒體課件)播放傳說(shuō)中的“氣功”表演:胸口碎大石視頻。

活動(dòng)2:(多媒體課件)播放爸爸用鈍刀和小男孩用切果器切蘋果的廣告視頻。

活動(dòng)3:教師出示牙簽、厚黃瓜片和氣球。先將1根牙簽插入黃瓜片上,請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)將氣球放在牙簽上,輕輕用力,結(jié)果氣球破裂。教師再將很多根牙簽緊密插在黃瓜片上,請(qǐng)同學(xué)上臺(tái)將氣球放在牙簽上,輕輕用力按壓氣球,氣球完好無(wú)損。繼續(xù)用力按壓,結(jié)果一樣。教師讓學(xué)生推薦的“大力士”上臺(tái),用了很大的力氣才讓氣球破裂。

教師:視頻中表演者在釘床上表演胸口碎大石為什么沒有受傷?爸爸用鈍刀時(shí)采用什么方法將蘋果切開?我們?cè)鯓幼寶馇虿蝗菀灼屏?結(jié)合壓力的概念,請(qǐng)學(xué)生猜想一下影響壓力作用效果的因素有哪些,并借助生活經(jīng)驗(yàn)證明猜想是否合理。

分析:這個(gè)實(shí)驗(yàn)探究中,教師先是用胸口碎大石的視頻和切蘋果廣告視頻激發(fā)學(xué)生探索生活?yuàn)W秘的興趣,特別是釘床表演給學(xué)生造成視覺震撼,用新奇的現(xiàn)象激發(fā)了學(xué)生的興趣,讓學(xué)生經(jīng)歷認(rèn)知沖突到深入思考:表演者沒有受傷的原因是什么?兩個(gè)視頻共性問(wèn)題是什么?從而引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,提出問(wèn)題。接下來(lái)的活動(dòng),教師選取了生活中常見的物品(牙簽、黃瓜片和氣球),讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐,一方面是驗(yàn)證前面事例的真?zhèn)?另一方面引發(fā)學(xué)生針對(duì)提出的問(wèn)題作出合理的猜想:壓力的作用效果與壓力大小和受力面積大小可能有關(guān)。情境的選擇和設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“從生活到物理,從物理到社會(huì)”的思路。

3.2 設(shè)計(jì)合理方案,培養(yǎng)思維能力

在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)的證據(jù)階段,教師要引導(dǎo)學(xué)生解決好兩個(gè)問(wèn)題:完善實(shí)驗(yàn)方案和正確收集數(shù)據(jù),而其中的重點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),要結(jié)合實(shí)驗(yàn)器材實(shí)際情況和教學(xué)時(shí)間選擇合理、科學(xué)、時(shí)間短、易于操作和數(shù)據(jù)收集的實(shí)驗(yàn)方案。在這個(gè)階段,我們一定要注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力,特別是模型建構(gòu)和科學(xué)推理能力。

案例2:“探究滑動(dòng)摩擦力大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

教師:剛才我們通過(guò)討論,猜想出滑動(dòng)摩擦力的大小可能與壓力的大小、接觸面的光滑程度、接觸面積的大小以及物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。那么,請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教師為大家準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材思考一下:你準(zhǔn)備用什么測(cè)量滑動(dòng)摩擦力?

學(xué)生:用彈簧測(cè)力計(jì)來(lái)測(cè)量。

教師:滑動(dòng)摩擦力產(chǎn)生在接觸面上,方便用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)嗎?前面我們學(xué)習(xí)過(guò)畫受力分析示意圖,哪位同學(xué)來(lái)畫一畫我們拉著木塊在木板上運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力情況?

學(xué)生上臺(tái)畫圖后,教師引導(dǎo)學(xué)生分析木塊在豎直方向受到的重力與支持力是一對(duì)平衡力,根據(jù)二力平衡知識(shí),可以根據(jù)重力大小知道支持力的大小。

教師:木塊在水平方向上受到兩個(gè)力:拉力和滑動(dòng)摩擦力,我們可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)量拉力的大小,能不能間接測(cè)量出滑動(dòng)摩擦力的大小?

學(xué)生:如果木塊受到的滑動(dòng)摩擦力與拉力是一對(duì)平衡力,只要測(cè)出拉力的大小就可以測(cè)出滑動(dòng)摩擦力的大小。

教師:滑動(dòng)摩擦力與拉力在什么情況下才是一對(duì)平衡力?

學(xué)生:讓彈簧測(cè)力計(jì)拉著木塊在木板上做勻速直線運(yùn)動(dòng)就行了。

教師:滑動(dòng)摩擦力的大小可能與壓力的大小、接觸面的光滑程度、接觸面積的大小以及物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān),那么我們要探究滑動(dòng)摩擦力與壓力的關(guān)系,需要怎么做?與其他幾個(gè)因素的關(guān)系呢?請(qǐng)大家分組討論并匯報(bào)。

學(xué)生:我們可以采用控制變量法的思路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。比如,我們使用同一木塊的同一面在同一個(gè)木板表面來(lái)控制接觸面積和接觸面粗糙程度相同,分別在木塊表面放1個(gè)鉤碼、2個(gè)鉤碼和不放鉤碼來(lái)改變壓力的大小,看滑動(dòng)摩擦力是否變化。

分析:案例的前一部分教師通過(guò)構(gòu)建“二力平衡”和“勻速直線運(yùn)動(dòng)”模型,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用轉(zhuǎn)換法的思路來(lái)間接測(cè)量滑動(dòng)摩擦力。在實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)中,我們還可以借助杠桿、光線、磁感線、串并聯(lián)電路這些常見模型幫助設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析和驗(yàn)證。案例的后一部分教師引導(dǎo)學(xué)生借助“控制變量法”的思路來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。在初中階段,控制變量法、轉(zhuǎn)換法、類比法、等效替代法、理想實(shí)驗(yàn)法等都可以為我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案提供幫助。

3.3 注重邏輯分析,科學(xué)推理論證

在學(xué)生收集相關(guān)證據(jù)后,教師要引導(dǎo)學(xué)生處理數(shù)據(jù)和相關(guān)信息,為解釋打好基礎(chǔ)。在解釋階段要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理和科學(xué)論證能力,比如利用分析與綜合,抽象與概括,比較與分類等思維方式,結(jié)合歸納推理、演繹推理、類比推理等推理形式,對(duì)收集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理,形成解釋所需要的完整證據(jù)。同時(shí)根據(jù)收集到的證據(jù)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)所研究的問(wèn)題進(jìn)行描述、分析和解釋并表達(dá)出來(lái),培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)論證能力。

案例3:“探究凸透鏡成像的規(guī)律”數(shù)據(jù)處理。

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn),某實(shí)驗(yàn)小組得到的實(shí)驗(yàn)記錄見表1。其中,凸透鏡的焦距f=10 cm。

表1 凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)記錄表

教師:結(jié)合上面的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),引導(dǎo)同學(xué)們根據(jù)像的性質(zhì)將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。

學(xué)生1:第1到5次實(shí)驗(yàn)為一類,是實(shí)像;第6次實(shí)驗(yàn)為一類,是虛像。

學(xué)生2:第1、2次實(shí)驗(yàn)為一類,是縮小的像;第3次實(shí)驗(yàn)為一類,是等大的像;第4、5、6次實(shí)驗(yàn)為一類,是放大的像。

教師:根據(jù)回答引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步細(xì)分類。

學(xué)生3:第1、2次實(shí)驗(yàn)為一類,特點(diǎn)是倒立縮小的實(shí)像;第3次實(shí)驗(yàn)為一類,特點(diǎn)是倒立等大的實(shí)像;第4、5次實(shí)驗(yàn)為一類,特點(diǎn)是倒立放大的實(shí)像;第6次實(shí)驗(yàn)為一類,特點(diǎn)是正立放大的虛像。

教師:我們結(jié)合焦距的大小與剛才分的4類中物距、像距大小進(jìn)行分析,看你是否發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律?

學(xué)生:u>2f時(shí),成倒立縮小的實(shí)像;u=2f時(shí),成倒立等大的實(shí)像;2f>u>f時(shí),成倒立放大的實(shí)像;u

分析:初中學(xué)生因?yàn)槟挲g的特點(diǎn)和思維發(fā)展水平原因,對(duì)數(shù)據(jù)和信息的處理是缺乏經(jīng)驗(yàn)和能力的。案例中教師教給學(xué)生數(shù)據(jù)和信息常用的處理方法:分類和比較、分析和綜合。教師在教學(xué)實(shí)踐中,要結(jié)合學(xué)情,有意識(shí)地進(jìn)行科學(xué)思維能力培養(yǎng)訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生初步的邏輯推理能力;同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生科學(xué)論證能力培養(yǎng)訓(xùn)練,培養(yǎng)學(xué)生收集證據(jù)、運(yùn)用證據(jù)解釋的能力。

3.4 指導(dǎo)交流評(píng)估,強(qiáng)化質(zhì)疑創(chuàng)新

很多教師實(shí)往往不重視驗(yàn)探究的交流環(huán)節(jié),覺得交流評(píng)估只要走走形式就行了,忽視了這是學(xué)生進(jìn)行自我反思、相互交流的重要環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的可靠性、合理性進(jìn)行思考和發(fā)表見解提出新方案的重要環(huán)節(jié)。

案例4:傳感器實(shí)驗(yàn)“探究水在沸騰前后溫度變化的特點(diǎn)”交流評(píng)估。

使用傳感器測(cè)量水在沸騰時(shí)溫度的變化,實(shí)驗(yàn)器材及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖2、圖3所示。

圖2 使用傳感器測(cè)量水在沸騰時(shí)溫度變化實(shí)驗(yàn)裝置(加蓋)

圖3 使用傳感器測(cè)量水在沸騰時(shí)溫度變化實(shí)驗(yàn)裝置(不加蓋)

教師:在剛才的實(shí)驗(yàn)中,我們借助傳感器和專業(yè)軟件探究了水在沸騰前后溫度變化的特點(diǎn),你發(fā)現(xiàn)了什么?

學(xué)生1:水在沸騰時(shí)繼續(xù)吸熱但是溫度保持不變。

學(xué)生2:我發(fā)現(xiàn)在燒杯上加蓋和不加蓋,水沸騰時(shí)的溫度不同。加蓋后水沸騰時(shí)的溫度高一些。

教師:那么在燒杯上加蓋對(duì)實(shí)驗(yàn)有哪些影響?請(qǐng)同學(xué)們結(jié)合教材中實(shí)驗(yàn)裝置圖,分小組進(jìn)行交流討論。

學(xué)生3:加蓋可以防止熱量散失,從而加快水的沸騰,縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

學(xué)生4:加蓋方便固定溫度計(jì)。

學(xué)生5:加蓋可以防止水沸騰時(shí)大量水蒸氣在溫度計(jì)上液化形成小液滴,影響讀取溫度計(jì)示數(shù)。

學(xué)生6:有壞處,會(huì)使得水沸騰時(shí)的溫度比正常情況下高,浪費(fèi)燃料。

教師:為什么加蓋后,水沸騰時(shí)的溫度比不加蓋的高呢?師生共同分析得出:當(dāng)燒杯加蓋后,水蒸氣聚集在燒杯內(nèi),使燒杯內(nèi)氣壓升高。這說(shuō)明液體的沸點(diǎn)與氣壓有關(guān)系,當(dāng)液體上方氣壓升高,液體沸點(diǎn)升高。所以,加蓋后沸騰時(shí)的溫度比不加蓋時(shí)高。

分析:案例中,教師借助傳感器讓學(xué)生體會(huì)到現(xiàn)代信息教育手段給物理教學(xué)提供了便利,讓學(xué)生將學(xué)習(xí)的重心放在水沸騰時(shí)溫度變化的特點(diǎn),而不是放在記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)(繪制坐標(biāo)圖)等步驟上。在交流評(píng)估環(huán)節(jié),通過(guò)分析專業(yè)軟件處理好的圖像,找到突破“燒杯上加蓋的利和弊”這個(gè)教學(xué)難點(diǎn)的契機(jī),打開學(xué)生的思路,結(jié)合常規(guī)實(shí)驗(yàn)和傳感器等信息技術(shù)參與的實(shí)驗(yàn),科學(xué)有效地組織了實(shí)驗(yàn)探究后的反思。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究主題下科學(xué)思維培養(yǎng)的實(shí)踐研究,我們認(rèn)為在初中物理教學(xué)中,物理觀念是基礎(chǔ),科學(xué)思維是核心,而科學(xué)探究是我們學(xué)習(xí)物理觀念、發(fā)展科學(xué)思維、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的手段和途徑。實(shí)驗(yàn)探究主題為初中物理課堂教學(xué)中發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)提供了一個(gè)很好的實(shí)踐機(jī)會(huì),借助實(shí)驗(yàn)探究我們可以抓住科學(xué)思維和科學(xué)探究這兩個(gè)核心素養(yǎng),讓物理觀念在學(xué)生心里扎根,同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和責(zé)任。